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一、概述
近十年來，隨著節能工作進一步開展，作為能耗大戶的鋼鐵企業必然需要做出更多的努力來實現節能降耗的目的。在鋼廠的節能改造中耗能較多的設備首當其沖，軋鋼使用的加熱爐就是這樣一種設備，其熱效率一般只有20%-30%，大量熱量散失。對于加熱爐的節能措施，余熱回收利用不失為一種有效的辦法，但是提高加熱爐的熱品質是一個更為治本的方法。加熱爐加熱工藝在線優化控制系統就是為了提高加熱品質降低燃料消耗而研發的。
加熱爐加熱工藝在線優化控制系統在軟件部分包括許多環節，從數據獲取、數據存儲到各種數學模型建立、專家系統的應用。在本文中將要介紹的是在這一系統中起到重要作用的實時數據庫平臺具體實現了哪些功能。
二、設計目標
建立一套完整的實時數據平臺，實現與上層應用軟件緊密協作，并達成如下目標：
1.采集加熱爐系統設備的運行數據。
2.建立加熱爐設備運行信息實時數據庫，存儲事故易發設備和重點關鍵設備運行情況的實時、歷史信息。如：生產裝置過程參數、事件信息、異常信息等。
3.實現與上層應用系統的無縫連接，完成數據平臺與上層應用系統的多個進程的數據交換和通訊。實時數據庫在為上層應用系統提供數據支持的同時協助實現進程間調度關系。
4.將從上下兩層獲得的數據經過處理和組織以圖形、報表、曲線等方式形象直觀地表達出來。
5.相關人員在授權情況下，可在辦公室的個人PC機上可通過瀏覽器訪問、查詢現場各種實時和歷史信息。
6.實時報警，在設備出現異常時，能及時、準確地調出相關數據進行分析，為及時診斷和消除設備故障隱患提供必要的數據支持。
三、數據平臺功能
實時數據庫平臺功能分為三個層次：設備數據獲取、應用系統數據支持、人機交互數據訪問。
1．底層設備數據獲取
自動匯總現場各生產設備（主要包括：高壓離心風機、爐底提升/平移、推鋼機/出鋼機、汽化冷卻系統、空氣換熱器）的運行情況，保存歷史數據。實時產生報警信息并存儲報警記錄，共享相關數據，為上層應用系統的診斷處理提供數據基礎。
2．應用系統數據支持
快速向上層應用系統反映其關注的重點數據值，保存經各模塊計算得出的中間數據，及時的將上層決策反饋給底層控制系統，同時為各應用模塊提供計算功能啟動開關。
3．人機交互數據訪問
形成流程圖、報表、運行趨勢、報警等，提供數據查詢、設置參數等功能。為了保證數據安全可以建立數據訪問對象安全區，每個用戶可訪問的數據對象及可執行的操作是由其擁有的安全區及分配的權限決定的。可以將主機上所有允許訪問畫面發布到公司局域網上，使管理人員可以在局域網內遠程瀏覽、設置數據。
四、實施方案
1.平臺構成
數據采集、管理：主要對運行生產數據進行采集，根據不同的控制系統采用不同的數據接口。同時對數據進行保存和管理。
應用集成：為上層應用提供快速及時準確的數據，保證上下層數據能夠及時的進行交互。
數據展現：主要根據系統功能對實時數據庫中的數據進行加工處理，生成人機交互界面。制定安全機制，執行數據訪問安全管理。
遠程發布：主要是以B/S結構為主，相關管理人員通過IE瀏覽器以圖形或報表的形式對數據信息進行瀏覽。
2.各個部分的具體功能和技術特點
1) 數據采集、管理：
本系統與外部的通訊對象主要包括燃燒控制系統、電氣控制系統和過程控制計算機。通過工業以太網采用OPC、TCP/IP Socket電文等方式進行。OPC通訊采用實時數據庫平臺自帶的通用驅動接口，電文通訊需根據具體的電文規約和格式進行定制開發。
實時數據存儲、管理：對現場來的原始數據進行各種輸入處理，如量程變換、開方、分段線性化、濾波等；對于輸出到現場的數據，要進行輸出限制和靈敏度檢查。內部集成了一系列功能塊，如累計、計算、PID控制等，可以對原始數據進行分析、運算處理。可以對數據報警檢查，對轉化后的數據進行各種報警檢查，如限值、變化率、偏差、異常值檢查，支持延時報警。對于報警信息，可以通過聲音、圖像、手機短信等多種方式提醒相關人員。
歷史數據管理：實時數據庫將重要的生產參數的瞬時值、統計值長期保存。這些歷史數據的保存時間長于DCS、PLC或其他儀表。實時數據庫軟件具有數據壓縮能力，能夠利用有限的計算機存儲空間存儲更長時間的歷史數據，并能保證快速歷史存儲與檢索。
2) 應用集成：
紫金橋實時數據庫提供了大量的對外接口，有標準的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口可以高效訪問紫金橋實時數據庫的實時/歷史數據、報警記錄、位號記錄等各種數據，可以方便的進行二次開發，實現與上層應用系統的無縫集成。
3) 數據展現：
主要完成以下功能：
● 歷史趨勢查詢：可以查看任意時段的歷史數據、多個點可以顯示在一張圖表中，便于對比。
● 流程圖顯示：以圖形方式顯示現場的工況，動畫形式顯示現場的溫度、壓力、轉速、位移等運行參數。畫面動態可以以數組形式操作。
● 過程報警：對采集來的數據進行報警檢查，生成報警記錄、并將報警傳送到客戶端提示給用戶。
● 報表系統：通過對現場數據的加工，可以形成各類報表，包括實時數據報表、班報、日報、月報、年報等數據。也可以定制各種歷史報表，如通過查詢時間等查詢生成各類報表。
4）遠程訪問：
應用展現層系統同時支持B/S和C/S結構，用戶可以通過IE瀏覽器或者紫金橋客戶端進行訪問。同時，完善的安全管理功能可以讓用戶在授權范圍內訪問，保證系統的安全性和可靠性。
3. 實施內容
實時數據平臺實施內容包括以下幾個方面：
①軟件平臺建立：服務器的安裝調試；系統軟件的安裝調試、應用軟件的安裝調試。
②接口開發，包括底層控制系統和上層應用系統接口。
③數據庫組態，設備連接。
④流程圖畫面組態，趨勢圖、報表組態。
⑤平臺試運行： 實時數據平臺發布后，進入試運行階段，實施人員在現場輔助業務人員在平臺上進行業務處理，收集使用中的意見并反饋到開發人員進行平臺的完善和修改。
⑥系統維護：實時數據平臺投入運行后，在合同規定的維護期內，要對平臺進行正常運行維護，以保證平臺的可持續性運行。
五、總結
在本系統中，實時數據庫的主要功能是發揮其作為一種高效、穩健的信息橋梁的作用，為加熱爐在線工藝優化和設備診斷等上層應用程序和底層控制設備之間鋪設一條快速、及時、準確地雙向數據通路，提供一個完整、穩定、開放性好的數據支持平臺。
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